【正文】 對(duì)氨基苯甲 酸 總計(jì) 總計(jì) 輸 入 輸出 序號(hào) 物料名稱 質(zhì)量（ t） 序號(hào) 物料名稱 質(zhì)量（ t） 1 對(duì)硝基苯甲 酸 1 對(duì)硝基苯甲 酸鈉 2 對(duì)氨基苯甲 2 對(duì)氨基苯甲 南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11頁 /共 35頁 （ 3）酸化結(jié)晶物料衡算 對(duì)氨基苯甲酸在水中的溶解度約為 ，對(duì)硝基苯甲酸在水中的溶解度為 輸入對(duì)氨基苯甲酸的量： = 輸入對(duì)硝基苯甲 酸的量： = 輸入水的量： = 輸入 10%鹽酸的量： = 輸出固體對(duì)氨基苯甲酸的量： 137/= 輸出固體對(duì)硝基苯甲酸的量 : 167/= 輸出溶液對(duì)氨基苯甲酸的量： = 輸出溶液對(duì)硝基苯甲酸的量： = 輸出水的量： + = 輸出氯化鈉的量： + 物料衡算見表： 酸 酸鈉 水 0． 30 4 水 氫氧化鈉溶 液 6． 82 總計(jì) 總計(jì) 南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12頁 /共 35頁 表 （ t/班） （ 4）離心的物料衡算 輸入固體對(duì)氨基苯甲酸的量： = 輸入固體對(duì)硝基苯甲酸的量： = 輸入溶液對(duì)氨基苯甲酸的量： = 輸入溶液對(duì)硝基苯甲酸的量： = 輸入水的量： = 輸入洗滌水的量： 洗滌水等于固體質(zhì)量 = 輸入氯化鈉的量： 輸出濕固體對(duì)氨基苯甲酸的量： + = 輸入 輸出 序號(hào) 物料名稱 質(zhì)量（ t） 序號(hào) 物料名稱 質(zhì)量（ t） 1 對(duì)氨基苯甲 酸鈉 固體 對(duì)氨基苯甲 酸 2 對(duì)硝基苯甲 酸鈉 固體 對(duì)硝基苯甲 酸 水 溶液 對(duì)氨基苯甲 酸 10%鹽酸溶液 溶液 對(duì)硝基苯甲 酸 溶液 水 溶液 氯化鈉 總計(jì) 總計(jì) 南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13頁 /共 35頁 輸出濕固體對(duì)硝基苯甲酸的量： + = 輸出濕固水的量： 濕固體中的水為固體質(zhì)量的 10%= + = 輸出溶液對(duì)氨基苯甲酸的量： = 輸出溶液對(duì)硝基苯甲酸的量： = 輸出水的量： = 輸出氯化鈉的量： = 物料衡算見表 表 （ t/班） 輸入 輸出 序號(hào) 物料名稱 質(zhì)量（ t） 序號(hào) 物料名稱 質(zhì)量（ t） 固體 對(duì)氨基苯甲 酸 濕固體 對(duì)氨基苯甲 酸 固體 對(duì)硝基苯甲 酸 濕固體 對(duì)硝基苯甲 酸 溶液 對(duì)氨基苯甲 酸 濕固水 水 溶液 對(duì)硝基苯甲 酸 溶液 對(duì)氨基苯甲 酸 溶液 水 溶液 對(duì)硝基苯甲 酸 溶液 氯化鈉 溶液 水 洗滌水 溶液 氯化鈉 總計(jì) 總計(jì) （ 5）干燥過程計(jì)算 干燥損失 % 輸入濕固體對(duì)氨基苯甲酸的量為： 南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14頁 /共 35頁 = 輸入濕固體對(duì)硝基苯甲酸的量為： = 輸入水的量為： = 產(chǎn)品對(duì)氨基苯甲酸的量為： = 對(duì)硝基苯甲酸的量為： = 揮發(fā)的水的量為 ： = 損失的對(duì)氨基苯甲酸的量為 : = 損失的對(duì)硝基苯甲酸的量為： = 物料衡算見表 表 輸入 輸出 序號(hào) 物料名稱 質(zhì)量（ t） 序號(hào) 物料名稱 質(zhì)量（ t） 濕固體 對(duì)氨基苯甲 酸 產(chǎn)品 對(duì)氨基苯甲 酸 濕固體 對(duì)硝基苯甲 酸 產(chǎn)品 對(duì)硝基苯甲 酸 濕固體 水 揮發(fā) 水 損失 對(duì)氨基苯 甲酸 揮發(fā) 對(duì)硝基苯甲 酸 總計(jì) 總計(jì) 南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15頁 /共 35頁 熱量衡算 熱量衡算的定義為：按照能量守恒的定律反應(yīng)在無軸功的條件下進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)時(shí)進(jìn)入系統(tǒng)的總的物料的熱量與反應(yīng)完成后離開系統(tǒng)的物料的熱量應(yīng)該要相等”，因此在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)我們對(duì)裝置傳熱設(shè)備的能量衡算可以用下面的等式來表示： Q1 + Q2 + Q3 = Q4+ Q5 + Q6 等式中：生產(chǎn)所處理的帶入設(shè)備的總的物料的熱量為 Q1： KJ； 生產(chǎn)反應(yīng)時(shí)需用到 的加熱劑或者用到的冷卻劑與生產(chǎn)設(shè)備和物料之間傳遞的熱量為 Q2，其中我們規(guī)定 +為加熱劑加入系統(tǒng)的熱量， 為冷卻劑吸收的熱量，KJ； 反應(yīng)的過程的熱效率我們用 Q3KJ；表示。 — 為反應(yīng)最后終了時(shí)的物料的焓用 Q4KJ；表示。 — 為設(shè)備向四周散失的熱量我們又稱損失的熱用 Q6， KJ；表示。 進(jìn)行熱量衡算的溫度其基準(zhǔn)我們一般設(shè)定其為 25℃，所以從以上各式我們可以得到熱量衡算式的計(jì)算式： Q2 = Q4+ Q5 + Q6 – Q1– Q3 上式中的各項(xiàng)可以用以下方法計(jì)算： （ 1） Q1 和 Q4的計(jì)算： Q1 和 Q4 均可用此式計(jì)算： 12()iiQ m cT T?? 式中： im — 反應(yīng)物的體系中各個(gè)組分 I的質(zhì)量， Kg?！?)或 KJ/(Kmol 12()TT — 反應(yīng)物系的反應(yīng)前后的溫度，℃ 南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16頁 /共 35頁 反應(yīng)釜能量衡算： 從文獻(xiàn) [11]中查得 25℃時(shí)，以下物質(zhì)的比熱容分別為： Cp,對(duì)硝基苯甲酸＝ 128J/(mol*k)=(Kg*k) Cp,氫氣＝ (mol*k)=(Kg*k) 催化劑 pd/c 的比熱容根據(jù)柯柏法則用的原子熱容數(shù)據(jù) [14]進(jìn)行計(jì)算如下： Cp， pa/c 催化劑＝（ 7 +8 ++3 6） =(mol*k) Cp,氫氧化鈉＝ 128J/(mol*k)=(Kg*k) Cp,鹽酸＝ 156J/(mol*k)=(Kg*k) 1） Q1 =（ m 對(duì)硝基苯甲酸 c 對(duì)硝基苯甲酸 +m 氫氣 c 氫氣 +m 鹽酸 c 鹽酸 +m氫氧化鈉 c氫氧化鈉 +mpa/ccpa/c） 25KJ = ( 103 + 103 + 103 +103 + 103 ） 25≈ 106KJ 2）假定各物質(zhì)的比熱容隨溫度變化不大，則 Cp,對(duì)硝基苯甲酸＝ 128J/(mol*k)=(Kg*k) Cp,對(duì)氨基苯甲酸＝ (mol*k)=(Kg*k) Cp,pa/c＝ (mol*k)=( mol*k) Cp,水＝ (mol*k)=(Kg*k) Cp,氯化鈉＝ 101J/(mol*k)=(Kg*k) Q4 =（ m對(duì)硝基苯甲酸 c 對(duì)硝基苯甲酸 + m對(duì)氨基苯甲酸 c 對(duì)氨基苯甲酸 + m pa/ccpa/c + m 氯化鈉 c 氯化鈉 +m 對(duì)硝基苯甲酸溶液 c 對(duì)硝基苯甲酸溶液 +m 對(duì)氨基苯甲酸溶液 c對(duì)氨基苯甲酸 溶液 +m 水 c水） 90 =（ 103 + 103 + 103 + 103 + 103 + 103 + 103 ） 90= 106KJ (2）因?yàn)樵搶?duì)氨基苯甲酸的生產(chǎn)采取的是分批的操作，所以可認(rèn)為 Q5可忽略不計(jì) (3） Q6的計(jì)算 南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17頁 /共 35頁 設(shè)備向四周散失的熱量 Q6可用下式計(jì)算： Q6=∑ A a(TWT) θ 103 式中： A— 為設(shè)備散熱面積（ m2） TW— 為設(shè)備外表溫度，℃； T— 環(huán)境介質(zhì)溫度，℃； θ — 操作過程持續(xù)時(shí)間（ s）； a— 對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)， W/（ m2℃） =（ m2 MA— A物質(zhì)分子量。 Δ Hr0，水＝ [()+()] [ 3 ()+2*()]=Q3=Qr = 1000 103Δ Hr0/ =1000 103（－ ） / =－ 106KJ 南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18頁 /共 35頁 (5）熱負(fù)荷 Q2 的計(jì)算為 Q2=（ Q4 +Q6） （ Q1+Q3） =[( 106＋ 105)－ ( 106－ 106)]KJ = 106KJ 設(shè)備計(jì)算 （ 1）首先我們需要通過粗略計(jì)算來確定需要選擇的筒體和封頭 的幾何尺寸大?。? 1）筒體和封頭的型式： 從上面計(jì)算結(jié)果再綜合來看應(yīng)該選擇圓柱形的筒體和橢圓形的封頭。 由文獻(xiàn) [17]查得，因反應(yīng)狀態(tài)穩(wěn)定η取 ，故 V=Vp/η =28/=10m3 由文獻(xiàn) [14]查得 ,Ht/Di=1～ ，因容器體積屬于中小型，故選取Ht/Di=， Di 由下式計(jì)算： Di={4V/[π（ Ht/Di） ]}1/3 =[4 10/（π 3）確定筒體高度 Ht 當(dāng) DN=2100mm， h2=20mm 時(shí)，由文獻(xiàn) [17]，查得橢圓形封頭容積 V 封 =，筒體一 米高的容積 V1= 按式 Ht=（ VV 封） / V1 =[（ ） /] m = 取 3 m，于是 3/≈ 4）選取夾套直徑 由文獻(xiàn) [17]查得： Dj= Di+200=2100+200=2300mm?！?)[14],取 K=1500 W/ (m2 （ 2）釜體及夾套的強(qiáng)度計(jì)算 1）選擇設(shè)備材料，確定研究壓力 和指導(dǎo)老師分析，選 Cr18Ni12Mo 為最佳。 確定生產(chǎn)的需設(shè)計(jì)壓力：既受到內(nèi)部壓力的作用又受到外部壓力的作用的釜體和底部封頭，其中內(nèi)部壓力可設(shè)計(jì)為 P=，可設(shè)計(jì)外部壓力的取法應(yīng)考慮到操作過程中的出現(xiàn)的最大的壓力差，所以我們應(yīng)取壓力 P= 為設(shè)計(jì)南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20頁 /共 35頁 的外部的壓力。 3）釜體的筒體壁厚和封頭壁厚計(jì)算 ①生產(chǎn)按照可承受 的內(nèi)部壓力來設(shè)計(jì) i2 [ ] tPDSCP?????筒 上面公式中 P=， Di=2100mm， [? ]t=140Mpa，φ =，壁厚的附加量：由公式 C= C1+ C2 +C3=+2+0= 計(jì)算。又要考慮到封頭與 筒體的焊接方便，所以經(jīng)過方方面面的綜合取 S封 =22mm。液壓試驗(yàn)時(shí)要求滿足的強(qiáng)度條件： 得到釜體和夾套筒體的許用應(yīng)力 [17]：? T = PT（ Di+δ e） /2δ e≤ s， 得到釜體和夾套封頭的許用壓力 [17]：? T = PT（ D